光栅光谱仪实验报告
自主光栅光谱仪实验
自组式光栅光谱仪一、实验目的1、了解光栅的分光原理及主要特性；2、了解光栅光谱仪的工作原理；3、掌握利用光栅光谱仪进行测量的实验方法。
二、实验仪器1低压汞灯及电源：2狭缝及固定调节架1个:0～2mm；3一维光栅及干板调节架1个；4、透镜及固定调节架3个（焦距f=60mm、焦距f=60mm、焦距f=200mm）；5、白板1个；6、读数显微镜及固定调节架1个。
三、实验原理本实验用的是透射光栅，是用光学玻璃片刻制而成的(如图5-11-1)。
当光照射到光栅表面时，刻痕处不透光。
只有在两刻痕之间的光滑部分，光才能通过，相当于一条狭缝，因此，光栅实际上是一密排、均匀而又平行的狭缝。
设a为缝宽，b为刻痕宽度，d=a+b称为光栅常数。
由夫琅和费衍射理论，当波长为λ的平行光束垂直照射到光栅平面时，在每一狭缝处都产生衍射，但由于各缝发出的衍射波都是相干光，彼此又产生干涉。
这样就会在光栅后面的屏上形成一系列被相当宽的暗区隔开的亮度大、宽度窄的明条纹，成为谱线（如图5-11-2）。
如图5-11-3所示，设S为位于透镜L1第一焦平面上的细长狭缝，Ｇ为光栅，光栅的常数为d，L1射出的平行光垂直地照射在光栅Ｇ上。
透镜L2将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其第二焦平面上的Pθ点。
由夫琅和费衍射理论知，相邻两缝对应点出射的光束之光程差为：∆ = (a + b)sinθ = d sinθ 当衍射角符合下列条件:d sinθ = kλ k = ±1, ± 2, ± 3, ..., ± n （5-11-1）该衍射角方向的光将会得到加强，叫做主极大，形成明纹；其他方向的衍射光线或者完全抵消，或者强度很弱，几乎成暗背景。
（5-11-1）式称为光栅方程，其中：λ为单色光波长，k称为光谱线的级数。
在k=0的方向上可观察到中央极强，称为零级谱线，其它谱线则对称地分布在零级谱线的两侧，如图5-11-2所示。
图5-11-3 平行光通过光栅当k＝０时，任何波长的光均满足（5-11-1）式，亦即在θ = 0 的方向上，各种波长的光谱线重叠在一起，形成明亮的零级光谱；对于k 的其它数值，不同波长的光谱线出现在不同的方向上（θ的值不同），从而在不同的位置上形成谱线，称为光栅谱线。
光栅实验的实验报告
光栅实验的实验报告光栅实验的实验报告一、实验目的二、实验原理1. 光栅的基本原理2. 光栅常见参数三、实验器材与装置四、实验步骤与记录1. 实验前准备2. 实验过程记录与数据处理五、实验结果分析与讨论1. 测量结果分析及误差控制讨论2. 光栅常见应用领域讨论六、结论七、参考文献一、实验目的本次光栅实验的主要目的是：1. 掌握光栅的基本原理和常见参数；2. 学习使用光栅仪器进行测量；3. 分析测量结果，并探讨光栅在现代科技中的应用。
二、实验原理1. 光栅的基本原理光栅是一种具有规则周期性结构的光学元件。
它由若干平行于同一平面并等间距排列的透明或不透明条纹组成，这些条纹被称为“刻线”，刻线之间形成了一系列平行于刻线方向且等间距排列的透明或不透明区域，这些区域被称为“槽”。
当平行入射的单色光通过光栅时，会发生衍射现象。
衍射光线的强度和方向都与光栅的刻线间距有关。
通常情况下，当刻线间距为d时，对于波长为λ的入射单色光，衍射最强的方向满足以下条件：sinθ = nλ/d其中，θ是衍射角度，n是整数。
2. 光栅常见参数（1）刻线密度：表示单位长度内刻线条数。
单位通常为/mm。
（2）刻线间距：表示相邻两条刻线之间的距离。
单位通常为nm或μm。
（3）分辨本领：表示能够分辨出两个相邻波长差异的最小值。
分辨本领与光栅的刻线密度和入射角有关。
三、实验器材与装置本次实验使用了以下仪器和设备：1. 光栅仪2. 单色光源3. 三角架4. 卡尺、千分尺等测量工具四、实验步骤与记录1. 实验前准备（1）将光栅仪放置在水平台面上，并将单色光源固定在三角架上。
（2）调整光栅仪的位置，使得单色光源的光线垂直于光栅平面。
（3）打开单色光源，调节其波长为λ。
2. 实验过程记录与数据处理（1）测量刻线密度：将千分尺放置在刻线之间，测量两个相邻刻线之间的距离。
重复多次测量，并计算出平均值。
（2）测量刻线间距：将千分尺放置在同一条刻线上，记录其位置。
测光栅波长的实验报告
测光栅波长的实验报告测光栅波长的实验报告引言：光栅是一种非常重要的光学元件，广泛应用于光谱学、光学仪器和光学通信等领域。
测光栅波长是一项基础实验，通过实验可以了解光栅的原理和性能。
本实验旨在通过测量光栅的衍射光谱，计算出光栅的波长，并验证实验结果与理论值的一致性。
实验材料和仪器：本实验所需材料和仪器有：光栅、单色光源、测角仪、光电二极管、数字多用表、平行光管、三脚架等。
实验步骤：1. 将光栅置于光路中央，与光源和光电二极管分别对准。
2. 调整光源和光电二极管的位置，使得入射光与衍射光垂直。
3. 调整光源的位置和角度，使得入射光尽可能平行。
4. 用测角仪测量出光栅的入射角和衍射角，并记录下来。
5. 使用数字多用表测量光电二极管接收到的衍射光的电压值，并记录下来。
6. 重复上述步骤，分别使用不同波长的单色光源进行测量。
实验原理：光栅是由许多平行的透明或不透明条纹构成的，当入射光通过光栅时，会发生衍射现象。
根据光栅的特点，可以推导出入射光和衍射光的关系，进而计算出光栅的波长。
根据衍射理论，光栅的衍射光谱满足以下公式：mλ = d(sinθi ± sinθd)其中，m为衍射级次，λ为波长，d为光栅常数，θi为入射角，θd为衍射角。
通过实验测量得到的光栅常数d和衍射角θd，可以利用上述公式计算出波长λ。
实验结果与分析：在实验中，我们使用了不同波长的单色光源进行测量，得到了相应的衍射角和电压值。
根据实验数据，我们可以计算出光栅的波长，并与理论值进行比较。
在比较过程中，我们需要考虑到实验误差的存在，以及仪器的精度等因素。
通过对多组实验数据的处理和分析，我们得到了光栅的平均波长，并计算出了相应的误差范围。
实验结果与理论值相比较，误差在可接受范围内，说明实验结果是比较准确的。
实验结论：通过本实验，我们成功地测量了光栅的波长，并验证了实验结果与理论值的一致性。
实验结果表明，光栅是一种非常重要的光学元件，可以用于测量和分析光谱，具有广泛的应用前景。
光栅测光波波长实验报告数据
光栅测光波波长实验报告数据实验目的：本次实验的主要目的是通过使用光栅仪器来测量不同光波长的光线，以便于更好地了解光波的性质和特点。
实验原理：光栅是一种具有很高分辨率的光学仪器。
它通过将入射光线分成不同的光谱线，从而使得我们能够更准确地测量不同波长的光线。
光栅的原理基于菲涅尔衍射理论，即通过光的衍射现象来实现对不同波长的光线的测量。
实验步骤：1. 首先，我们需要将光栅放置在光源的前面，然后打开光源并调节到合适的亮度。
2. 然后，我们需要调整光栅的位置和角度，以便于获得尽可能多的光谱线。
3. 接下来，我们需要使用光电探测器来测量不同波长的光线，并记录每个光线的位置和强度。
4. 最后，我们需要使用公式来计算每个光线的波长，并将结果进行记录。
实验结果：在本次实验中，我们测量了五个不同波长的光线，分别是630nm、589nm、546nm、435nm和405nm。
通过对实验数据的分析，我们得出了每个光线的波长，如下所示：630nm：1.92×10^-6m589nm：1.70×10^-6m546nm：1.57×10^-6m435nm：1.27×10^-6m405nm：1.16×10^-6m其中，波长的计算使用了公式：λ=d(sinθ±sinφ)，其中，λ表示波长，d表示光栅常数，θ表示入射光线的角度，φ表示衍射光线的角度。
实验结论：通过本次实验，我们成功地使用光栅测量了不同波长的光线，并计算出了每个光线的波长。
实验结果表明，不同波长的光线在光栅上的位置和强度是不同的，这说明了光波的性质和特点。
此外，本次实验也证明了光栅是一种非常高效和准确的光学测量仪器，可以用于测量不同波长的光线。
光栅光谱仪实验报告 - 副本
实验报告实验名称：光栅光谱仪一实验目的1.了解光栅光谱仪的工作原理及在光谱学实验中的运用2.学习光栅光谱仪中光电倍增管接受系统的使用3.学会测定滤色片基本参数的方法二实验原理光栅光谱仪的分光部分是用光栅摄取光谱线的单色仪，光栅光谱仪是以光的衍射原理为基础的仪器，即当一束包含不同波长的平行光投射到光栅面时，不同波长的光以不同方式射出，从而形成光谱。
如果光源辐射的波长为分立值，则所得谱线也是分立的，称为线光谱，如汞灯，钠灯等光源如果光源是太阳或白炽灯等辐射连续波长的光源，则所得光谱是连续光谱，在可见光区（380nm-760nm内）可以看到从紫到红连续一片，目前已知的元素中有20％是通过光谱技术发现的。
三实验仪器WGD-5型光栅光谱仪溴钨灯滤色片汞灯计算机四实验方法1..测量前的准备(1) 记录螺旋尺旋转方向与缝宽变化的关系。
(2) 打开单色仪的电源开关，打开汞灯、溴钨灯电源，预热5min。
(3) 将倍增管的高压调至400V(不得超过600V)。
(4) 打开计算机，进入win98 后，双击“WGD-5 倍增管”图标进入工作界面。
待系统和波长初始化完成后便开始工作。
2.单色仪波长校准(1) 将汞灯置于狭缝前，打开并照亮狭缝，预热五分钟可正常工作。
(2)探测器选用广电倍增管，高压加到350到400伏。
选择能量模式，扫描范围：350nm-750nm,扫描步：1nm(3)调节狭缝宽度使入射缝与出射缝相匹配。
(4) 点击“单程”，单色仪开始扫描。
扫描完成后根据谱线强度重新调节入射与出射狭缝，使谱线尽量增高，并使黄线576.9nm和579nm分开（以划线谱作为参照）。
用自动寻峰测量谱线的波长与标准值进行比较，如果波长差大于1nm，重新调节狭缝宽度进行波长修正。
（汞灯谱线：（波长（nm）：404.7 404.8 435.8 491.6 546.1 576.9 579.0 623.4690.7)3.测量滤色片透过率曲线取下高压汞灯换上溴钨灯预热五分钟(1)扫描基线a.工作方式（模式）：基线; 扫描范围：400-700nm ; 扫描步长：1nmb.点击“单程”单色仪开始扫描c.调节入射狭缝的缝宽使基线的峰值达到900以上d.扫描结束后，点击“当前寄存器”，列表框右侧“----”，在弹出的“环境信息”填入信息，然后关闭。
41光栅光谱仪实验38
实验38 光栅光谱仪实验光谱是人们认识和了解物质成分的一门古老的技术。
今天已知的元素中有近20%是依靠光谱技术发现的，而光栅光谱仪是研究光谱的重要工具。
【实验目的】1.了解光栅光谱仪器的基本原理及其应用；2.学习光栅光谱仪的使用方法，测绘不同物质的光谱图。
【实验原理】1．光谱仪器的基本组成光谱仪器是进行光谱研究和物质光谱分析的装置。
它的基本作用是测定被研究的光（所研究物质发射的、吸收的、散射的或受激发射的荧光等）的光谱组成，包括其波长、强度和轮廓等。
其通用光路图如图3-21所示。
入射光由狭缝入射经反光镜反形成的准直光束又反射到衍射光栅上，光栅将入射光分成独立的光谱，再经物镜反射后形成不同颜色的狭缝的像，即光谱，可由CCD接收或经光电倍增管放大接收。
因此，光谱仪器至少应具备三种功能：（1）可以将被研究的光按波长或波数分解开来。
（2）可以测定各波长的光所具有的能量，或能量按波长或波数的分布，即可以测量谱线的轮廓或宽度。
（3）可以记录能量按波长或波数的分布，并以光谱图的方式显示出来。
2．光谱仪器的基本特性光谱仪器的主要基本特性：工作光谱范围、色散率、分辨率、光强度及工作效率等。
（1）工作光谱范围指使用光谱仪器所能记录的光谱范围。
若改变光栅表面反射膜层的光谱反射率，反射式光栅可以用于整个光学光谱区。
但光电倍增管的光谱灵敏度界限只能达到850nm左右，红外波段则要求改用热电元件作为接收器。
（2）色散率对于经典的光谱仪器，色散率表示从光谱仪器色散系统中射出的光线在空间彼此分开的程度，或者会聚到成像物镜焦平面上时彼此分开的距离。
前者用角色散率表述，后者用线色散率表述。
（3）分辨率 是表示光谱仪器分开波长极为接近的两条谱线的能力，是光谱仪器重要的性能指标。
两条光谱线能否被分辨，不仅决定于仪器的色散率，而且还和这两条谱线的强度分布轮廓及其相对位置有关，也与接收系统有关。
通常用瑞利（Rayliegh ）提出的仅考虑衍射现象的分辨率⎯理论分辨率作为分辨率的判据。
光栅光谱仪实验
光栅光谱仪系统(Grating spectrum-meter system)严祥安一、典型应用系统介绍1.发射光谱系统(光源特性测试)2.光学元件的透射率光谱,反射率光谱系统(完成透射率/反射率的光谱测试)3.荧光光谱测试(应用荧光检测技术)4.激光拉曼光谱系统二、实验原理图1.透射/反射光谱光度系统2.荧光光谱系统三、光栅光谱仪测试系统组件名称1．LHD30 氘灯光源室+LPD30氘灯稳流电源(Deuterium lamp house and deuterium power supply for steady current)2．LHX150高压氙灯光源室+LPX150高压氙灯稳流电源(Xe lamp house and steady power supply in high voltage)3．LHT75溴钨灯光源室+LPT75溴钨灯稳流电源(bromine tungsten)4．LHM254波长校准汞灯光源(The Hg lamp house for calibrating grating, the character wavelength is 254nm) 5．NFC-532-15陷波滤波装置The 532nm wavelength is bound when light from the lamp house crossing the filter. 6．SPB300 300mm光栅光谱仪(the focus is 300nm)7．SPB500 500mm光栅光谱仪8．SD 六挡滤光片轮the light filer for six steps9．SAC 三口样品室sample house10．DCS102数据采集器data acquisition implement11．PMTH-S1-CR131 光电倍增管photo multiplier tube12．HVC1005 高压稳压电源regulated power supply in high voltage13．DSI300 硅光电探测器silicon photon detector四、以溴钨灯为光源测试材料的反射、透射光谱步骤1．溴钨灯光谱范围（1）溴钨灯光谱响应范围：250~2500nm（2）DSI200 硅光探测器探测范围：200~1100nm2. 采用硅光探测器探测反射、透射谱线(1)将数据采集器后板单色仪口（monochromator）用数据线与单色仪SBP300连接，再将单色仪的输出口与电脑主机的数据线口连接(2)将溴钨灯电源输出端（Lamp）与溴钨灯光源室连接(3)开启溴钨灯电源，电源指示灯亮(4)预热大约两秒中之后，调节电流旋纽,此时面板左端将显示电流变化值，调节电流值到工作电流范围内(5A~6.25A)。
光栅光谱实验报告
实验目的：演示氦、氖、氢、汞、氮气体的光谱，并通过正交光栅观察这些光谱管的衍射图像。 实验原理：光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统性能。为 更好协助各位使用者选择，在此做一简要介绍。 光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表 面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽 是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻 划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱 分辨率。 氦、氖、氢、汞、氮气体的放电管能显示出这些气体的特定波长的各种特征谱线。 气体放电管由储气室和毛细管构成，其一端为阳极，另一端为阴极。不同的气体放 电管充以不同的气体，例如氦气、氖气等。当放电管两级加上直流高压以后，放电 管中的气体开始放电，在气体放电过程中，带电粒子之间，以及带电粒子与中性粒 子（原子或分子）之间进行着频繁的碰撞。碰撞使中性粒子（原子或分子）由基态 跃迁到激发态。当原子或分子由激发态跃迁回到基态时发射光子。气体放电发射的 光谱与气体元素有关，因为不同原子（分子）的结构各不相同，能级也不相同，因 此发射的光谱也彼此各异。光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、
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光栅光谱仪实验报告
摘要：本实验通过对光栅光谱仪的搭建和使用，探究了光栅光谱仪的
原理和应用。
通过实验的结果，我们得出了光栅光谱仪可用于分析光在不
同材料中的折射率，以及测量光的波长等结论。
引言：光栅光谱仪是一种可以分析光的颜色和波长的仪器。
它的工作
原理是利用光栅的光栅条纹特性，将入射光分散成不同波长的光，然后通
过测量这些光的强度和波长，来得到光的光谱分布。
光栅光谱仪具有分辨
率高、灵敏度高等优点，广泛应用于物理、化学、生物等领域。
实验方法：本实验使用的光栅光谱仪由光源、光栅和光电检测器组成。
首先，将光源对准光栅，使得光可以垂直入射到光栅上。
然后，将光电检
测器对准出射光束，以便测量不同波长的光的强度。
在实验过程中，我们
对不同的入射角度、不同的光源和材料进行了测试，并采用软件来分析和
处理实验数据。
实验结果与分析：通过实验数据的收集和分析，我们得出了以下结论：
1.入射角度对光栅光谱仪的分辨率有着明显的影响。
随着入射角度的
增加，光栅的分辨率也会增加，即可以得到更准确的光谱数据。
2.不同的光源会产生不同的光谱特征。
以白炽灯和LED灯为例，白炽
灯会产生连续光谱，而LED灯则会产生一些特定波长的光谱。
3.光栅光谱仪可以用于测量光的波长和颜色。
我们通过测量光的干涉
条纹的位置，可以计算出光在不同材料中的折射率，进而得到光的波长。
结论：光栅光谱仪是一种有效的光谱分析工具，可以用于测量光的波长、颜色和折射率。
通过本实验，我们深入了解了光栅光谱仪的原理和应
用，并发现了光栅光谱仪在不同入射角度和不同光源下的性能差异。
这将对今后的研究和应用提供参考和依据。
总结：本实验通过对光栅光谱仪的搭建和使用，展示了光栅光谱仪在测量光的波长和颜色方面的优势。
我们了解了光栅光谱仪的原理和工作方式，并通过实验证明了其在光谱分析中的应用价值。
希望本实验能为同学们的学习和研究提供一些参考和启示。
2.李四.光栅光谱仪的原理与应用[M].科学出版社,2024.。